Устройство для обучения и контроля выполнения проекционных чертежей Советский патент 1987 года по МПК G09B11/00 

Изобретение относится к устройствам для обучения и контроля выполнения проекционных чертежей и может быть использовано при обучении навыкам начертательной геометрии и проекционному черчению. Целью изобретения является повышение эффективности обучения путем использования дидактических преимуществ наглядности во время действия обучаемого. На фиг. 1-4 представлены и выделены точки, которые используются при работе в различных пространственных системах проекции; на фиг. 5, 6 и 7 - примеры ломаной пространственной прямой; па на фиг. 8 - электрическая схема распайки контактов; на фиг. 9 - схема подключения контактных шин; на фиг. 10 - положение переключателей; на фиг. 1 - подключение контакты шин к переключателям: на фиг. 12, 13 и 14 - электрическая схема устройства; на фиг. 15-19 - схемы реализации данного устройства.

Устройство имеет блок задания номера проекций и задания координат точки, имеющий опорную панель Т (фиг. 15) с отверстиями Q, герконы G, транспарант /С рабочей сетки комплексного чертежа и магнитные фишки (фиг. 16, 17 и 18), блок коммутаций, включающий многопозиционные фиксаторы Si , 5г, Sj, S и Ss , переключатели 5е, ST, Sa и , блок индикации выполнения задания, содержащий индикационную лампу М, переключатель S,,, и источник питания (фиг. 12, 13 и 14).

Устройство обеспечивает проекционную совместимость рабочих точек комплексного чертежа и аксонометрической проекции для следующих пространственных систем: AI - в двухплоскостной системе между плоскостями проекций П|, П2 и аксонометрией;

А2 - в трехплоскостной системе между плоскостями проекций Fli, П2 и Пз комплексного чертежа ( в оспой и безосной проекциях);

АЗ - в трехплоскостной системе между плоскостями проекций Fli, Пг и Пз комплексного чертежа и аксонометрической проекцией (в осной и безосной проекциях). Рассмотрим теоретическое обоснование структурной схемы электрической цепи устройства. С целью сокращения расчетов примем на рабочем поле компле.ксного чертежа и аксонометрической проекции ограниченное число рабочих точек, показанное на фиг. 1а, б. На фиг. 2, 3 и 4 выделены точки, которые используются при работе в различных указанных пространственных системах.

Исходя из заданных условий использования координатора проекций рассмотрим возможные комбинации рабочих точек на плоскостях проекций, обеспечивающие их проекционную совместимость. За опорные точки принимаем рабочие точки аксономет0

рической плоскости проекции и относительно их рассмотрим все комбинации проекционных совмещен11Й точек на плоскостях

П;. Пз, Пз.

Полученные значения проекционной воз- местимости приведены в табл. i, из которой следует., что общее количество проекционных совмещений с учетом проекционных комбинаций для всех пространственных систем как 3 осной, так и безосной системах составляет 117.

Если взять в каждом рабочем поле плоскостей П|, П и Пз по 62 точки, то общее количество всех правильных комбинационных сочетаний равно 1715. Рассмот- 5 рим прохождение линий связи на плоскостях проекций при решении графических задач в различных пространст.иенных системах.

В наиболее обш,ем случае проекционной совместимости комбинации точек AI, 0 АЗ, АЗ и А° проекционная ломаная имеет вид, показанный на фиг. 5. Аналогичный вид имеют проекционные ломаные и для других комбинаций рабочих точек в этой пространственной системе. На фиг. 6 и 7 5 показано соответственно прохождение проекционной ломаной для трехплоскостной системы комплексного чертежа и двухплоскостной системы с аксонометрией.

Определим прохождение линий связи через рабочие точки плоскостей проекций 0 лля всех возможных проекционных совмещений точек в пространственной системе комплексного чертежа и аксонометрической проекции.

Рабочие точки плоскости Пз соединяются по линиям связи с рабочими точками 5 плоскости П|, как показано в табл. 2 и фиг. 1а.

Рабочие точки плоскости П соединяются по линиям связи с рабочими точками аксонометрической плоскости проекций.

Для установления этой зависи.мости преобразуем табл. 1 к виду табл. 3, т. е. для каждой точки на плоскости FIi указываем проекционные связи с точками аксонометрической плоскости проекций. Е Анализируя табл. 3., получаем проекционную зависимость рабочих точек плоскостей, проекций, указанную в табл. 4.

Рабочие точки аксонометрической проекции соединяются с рабочими точками плоскости Па.

0 Для установления данной зависимости преобразуем табл. 1 к виду табл. 5, в которой для каждой точки плоскости Пз указываем ироекционные связи с точками аксонометрической проекции.

Анализируя табл. 5, получаем проекцион- 5 кую зависимость рабочих точек плоскостей проекций, указанных в табл. 6.

Рабочие точки плоскости По соединяются по линиям связи с рабочими точка.ми

плоскости Пз, как показано в табл. 7 и фиг. 1а.

Рабочие точки плоскости Пз соединяются по линиям связи с рабочими точками плоскости П|, как показано в табл. 8 и фиг. 1а.

Из анализа прохождения проекционной ломаной (фиг. 5) и табл. 2-8 замечаем, что через рабочие точки плоскостей проекций HI и П2 проекционные линии связи проходят дважды, поэтому в рабочих точках этих плоскостей проекций устанавливаются по два реагирующих органа (герконы G) замыкания электрической цепи. При этом в зависимости от очередности их срабатывания, один из герконов G принимается «первичным, а другой «вторичным Замечаем также, что рабочие точки 21 и 22, расположенные на оси ОХ (фиг. 1а), принадлежат одновременно плоскостям проекций П и П2, поэтому в этих точках устанавливаются по четыре реагирующих органа.

В рабочих точках 10, 17 расположенных на оси OZ, имеем по три геркона G, а в центре комплексного чертежа, точке 23, пять герконов G.

Герконы G плоскостей проекций соединяются между собой контактными щинами. Контактная шина представляет собой гибкий электрический провод небольшого сечения.

Чтобы расширить действие устройства и обеспечить проекционную совместимость рабочих точек комплексного чертежа и аксонометрической проекции для различных пространственных систем при постоянной, монтажной электрической схеме устройства, контактные щины соединяются друг с другом и подключаются к источнику питания R через переключатель режимов. В качестве последнего могут быть использованы серийные многопозиционные фиксаторы. Схема подключения контактных шин к фиксаторам 5| , Si, 5з, S и Sg приведена на фиг. 9.

Положения фиксаторов (фиг. 10) в переключателях при работе в различных пространственных системах следующие: -I - в двухплоскостной системе Пь П2 и

аксонометрии;

+ - трехплоскостной системе П|, Пг, Пз комплексного чертежа (в осной и безосной проекциях);

Л - в трехплоскостной системе Пь П2, Пз комплексного чертежа и аксонометрии (в осной и безосной проекциях).

На фиг. 11 показано подключение контактных шин к переключателям 5е, ST , 5а и Sg, которые используются при нахождении проекций А, А2, АЗ точки А на осях проекций или в начале координат.

Рассмотрим функционирование электрической схемы устройства при работе его различных режимов. Фиксатором ответа решения задачи в устройстве используются

индикационная лампа, включаемая в цепь источника питания /.

Первый режим работы - обеспечение

проекционной связи рабочих точек в трехплоскостной пространственной системе

комплексного чертежа и аксонометрической

проекции (в осной и безосной проекциях).

Данная электрическая цепь соответствует графической схеме прохождения про- д екционной ломаной на фиг. 5.

Воздействуем магнитными фишками F на герконы G плоскостей проекций в рабочих точках, обеспечивающих проекционную совместимость, например, в точках П (30), Пг (1), Пз (5), А (41) согласно фиг. 1а, б. 5 При этом имеем следующую электрическую цепь.

«Плюс («-f-) источника питания подается на вход «первичных герконов G плоскости П2.

Через замкнутые контакты геркона G напряжение подается на вход «первичных герконов G в точках 26, 30, 34 плоскости Пь

Через замкнутые контакты геркона 30 напряжение подается на вход герконов G 5 аксонометрической плоскости проекций в точках 38, 41, 45, 49.

Через замкнутые контакты герконов G в точке А (41) напряжение подается на вход «вторичных герконов в точках . 8, 16, 23 плоскост.и Пз.

0 Через замкнутые контакты геркона G напряжение подается на вход герконов в точках 4, 5 и 6 плоскости Пз.

Через замкнутые контакты герконов G в точке Пз (5) напряжение подается на вход «вторичных герконов в точках 5 30, 31, 32 и 33 плоскости Пь

Через замкнутые контакты геркона 30 напряжение подается через лампу М и на «- источника питания R.

Второй режим работы - обеспечение л проекционной связи рабочих точек в трехплоскостной пространственной системе комплексного чертежа (в осной и безосной проекциях).

Данная электрическая цепь соответствует графической схеме прохождения проекцион- 5 ной ломаной на фиг. 6.

Воздействуют магнитными фишками F на герконы G в рабочих точках, обеспечивающих проекционную совместимость, например в точках П. (27), П2 (8), Пз (11) согласно фиг. 1а. Тогда имеем следующую 0 электрическую цепь.

«Плюс («-Ь) источника питания R подается на вход «первичных герконов G плоскости П2.

Через замкнутые контакты геркона 8 напряжение подается на вход герконов в точках 10, 11, 2 и 13 плоскости Пд.

Через замкнутые контакты герконов в точке Пз (П) напряжение подается на вход

«первичных герконов плоскости П| в точках 26, 27, 28 и 29.

Через замкнутые контакты геркона 27 напряжение подается на вход «вторичных герконов в точках 2, 8, 5, 21 плоскости.

П2.

Через замкнутые контакты геркона 8 напряжение подается через лампу М и на «- источника питания R.

Третий режим работы - обеспечение проекционной связи рабочих точек в двухплос- костной пространственной системе П|, ГЬ и аксонометрической проекции.

Данная электрическая цепь соответствует графической схеме прохождения проекционной ломаной на фиг. 7.

Воздействуют магнитными фиuJкaми F на герконы G плоскостей проекций в точках, обеспечивающих проекционную совместимость, например, в точках Oi (32), П (16), А (51) согласно фиг. 1а, б).

Имеем следующую электрическую цепь. «Плюс («+) источника питания R подается на вход «первичных герконов G плоскости П2.

Через замкнутые контакты геркона 16 напряжение подается на вход «первичных герконов в точках 36, 32, 28, 22 плоскости Пь

Через замкнутые контакты геркона 32 напряжение подается на вход герконов аксонометрической плоскости проекций в точках 43, 47, 51, 54.

Через замкнутые контакты геркона в точке А (51) напряжение подается на вход «вторичных герконов в точках 1, 8, 16, 23 плоскости П2.

Через замкнутые контакты геркона 6 напряжение подается через лампу М на «- источника питания.

Из расположения герконов G на монтажной схеме электрической цепи (фиг. 8) замечаем, что в том случае, когда одна из магнитных фишек F находится в какой- либо точке на осях ОХ, О или в центре комплексного чертежа (точка 23), происходит одновременное срабатывание соответственно четырех, трех или пяти герконов, принадлежащих разным плоскостям проекций.

Чтобы обеспечить правильное функционирование схемы в этом случае в устройстве используются переключатели (фиг. 11). При нахождении проекции AI точки А на оси ОХ или в точке 23, переключатель 58 переводится в сторону оси ОХ, обеспечивая замыкание контактов 30-31 в цепи герконов 21, 22, 23 (фиг. 8).

При нахождении проекции А точки А на оси ОХ в точке 23, кнопка переключателя Se переводится в сторону оси ОХ, обеспечивая замыкание контактов 18-23 в цепи герконов 21, 22, 23.

Если проекция Аз точки А находится на оси OZ или в точке 23, то кнопка пере

5

0

0

0

5

0

5

ключателя 5 переводится в сторону оси OZ обеспечивая замыкание оконтактов 24-29 в цепи герконсБ 10, 17, 23.

Когда проекция Аз точки А находится на оси OZ или в точке 23, то кнопка переключателя 5д переводится в сторону оси OZ, обеспечивая замыкание контактов 30-3 в цепи герконов 21, 22, 23.

Во всех других случаях при нахождении проекций АЬ Ад, A;j точки А не на осях проекций ОХ, О У, OZ или в точке 23 кнопки переключателей Se, ST, 5s и Sg переводятся в обратную сторону.

Имея проекционную зависимость рабочих точек на плоскостях проекций комплексного чертежа и аксонометрической проекции, можно решать самые различные задачи по начертательной геометрии и проекционному черчению.

Такими графическими задачами могут быть определение проекций точки по ее координатам; нахождение по двум заданным проекциям точки ее третьей проекции и аксонометрии; нахождение проекций точки, заданной на поверхности предмета (в осной и безосной системах); построение третьей проекции отдельных элементов детали по двум заданным; нахождение недостающих проекций с применением динамических чертежей геометрических тел и деталей.

Под лицевой частью устройства (листом фанеры) в рабочих точках комплексного чертежа и аксонометрической проекции закреплены герконы G, которые соединяются контрольными шинами. Сверху на фанерный лист крепится тонкий металлический лист (фиг. 16). В металлическом листе, в точках, где распбложены герконы G, сделаны отверстия, в которых закреплены шайбы. С помощью металлических шайб магнитные фишки Г удерживаются на лицевой части устройства, фиксируя тем самым положение проекции выбранной точки. Через отверстие в шайбе магнитная фишка F воздействует па геркон G, вызывая его срабатывание.

Нахождение магнитной фишки F на сплошной части металлического листа, вне места расположения шайбы, не вызывает срабатывание близлежащих герконов G, Поэтому сплошная часть листа используется для крепления к нему .магнитами динамических чертежей.

Металлический лист сверху закрывается листом ватмана.

При решении графических задач в различных пространственных системах на лицевую часть устройства накладывается соответствующий опорный лист ватмана. На фиг. 17 и 18 представлены опорные листы для решения графических задач в трех- плоскостной системе соответственно в осевой и безосевой проекциях. На опорном листе

имеются отверстия, которые сопрягаются со шпильками-фиксаторами на лицевой част1. Этим обеспечивается совмещение точек пересечения линий связи плоскостей проекций опорного листа с местами размещения гер- конов G на фанерном листе. На фиг. 19 показано формирование карты-задания при решении графической задачи с помощью динамических чертежей. Преподаватель закрепляет на плоскости П| опорного листа магнитом горизонтальную проекцию призмы, вырезанную из ватмана. Обучаемому ставится задача: найти недостающие проекции призмы на комплексном чертеже и аксонометрической проекции при условии, например, что основание призмы горизонтально плоскости Пь При этом учащемуся выдаются остальные проекции трехгранной призмы, которые он должен закрепить на опорном листе с учетом проекционной связи между ними.

Может быть поставлена и усложненная задача; построить недостающие проекции призмы на раздаточных листах с нанесенной рабочей сеткой, которые затем и закрепляются на опорном листе.

Правильность положения проекций призмы на плоскостях проекций проверяется по точкам, выбираемым на ее поверхности. На фиг. 9 показаны проекции А, АЗ, АЗ, А некоторой точки А. В выбранные места проекций точки устанавливаются магнитные фишки F, которые вызывают срабатывание герконов, расположенных в этих точках. Одновременно магнитные фишки F являются обозначителями выбранных проекций точки.

На поверхности трехгранной призмы, приведенной на фиг. 19, могут быть выбраны 22 проекционно связанные точки.

Использование изобретения повышает эффективность обучения.

0

Формула изобретения

Устройство для обучения и контроля выполнения проекционны.х чертежей, содержащее блок задания номера проекций н задания координат точки, блок коммутаций и блок индикации выполнения задания, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обучения путем использования дидактических преимуществ наглядности во время действия обучаемого, блок задания номера проекций и задания координат точки имеет опорную метал, 1ическую панель с отверстиями, расположенную из основании, герконы, расположенные по груп5 пам в зависимости от числа используемых плоскостей проекций комплексного чертежа и аксонометрической проекции, транспораит рабочей сетки комплексного чертежа и аксонометрические поверхности, магнитные фишки, имитирующие рабочие точки плос0 костей проекций комплексного чертежа, блок коммутаций выполнен на соответствующих числу используемых плоскостей проекций комп,тексного чертежа и аксонометрической проекции многопозиционных фик5 саторах и переключателях, а блок индикации выполнения задания состоит из индикационной лампы с переключателем и источника питания, при этом герконы укреплены в OTseptTiifix опорной металлической панели, на поверхности которой распо0 ложен транспарант рабочей сетки комплексного чертежа и аксонометрической проекции, один полюс источника питания соединен с первыми контактами первых ммот О- позиционных фиксаторов, вторые контакты которых связаны через последовательно

5 включенные герконы или переключатели v. вторые многопозиционкые фиксаторы с первыми контактами третьих многопозиционных фиксаторов, подключенных вторыми контактами через последовательно соединенные индикаторную лампу и переключатель

0

к другому полюсу источника питания.

Таблица 1

Таблица 3

Таблица 2

Таблица 4

Т а о л и ц а :

Таблица

Т а б л и II а 7

Таблица 8

;

г-J-h-4-5--6

I II I

. 8p/Д ;;-. ; /j

16-17- Is- 1S-2S

I I I

I 28-29-

jj

I

J

/

Фг/2.2

I I 5 - 16

I I 2/-

27--Z5--2

J/ -J2-33

Й7//г4

/

.Jffv. /J I J.

d

/-Л

.4 // I

45 1 Xc/-

:J4

-У

J/7-J/ J

I I i

J4-J5--J

//2.J

. -

I 16

/ /7

- 2J

Фиг. 5

Изобретение может быть использовано при обучении навыкам по начертательной геометрии и проекционному черчению и позволяет повысить эффективность обучения. Электрическая схема устройства обеспечивает ортогональную проекционную совместимость рабочих точек на плоскостях проекций для всех возможных комбинационных сочетаний. В каждой точке рабочего поля комплексного чертежа и аксонометрической проекции устанавливаются реагирующие органы (РО). В качестве РО используются герконы. Внешнее воздействие на РО осуществляется магнитными фишками, которые одновременно являются и обозначи- телями выбранных проекций точек. В левой части панели устройства размещены элементы управления. Справа, под лицевой частью фанеры, в рабочих точках закреплены РО. При решении графических задач в различных пространственных системах на лицевую часть панели устройства накладываются соответствующие опорные листы ватмана с рабочей сеткой комплексного чертежа и аксонометрической проекции. 19 ил., 8 табл. сл оо ю о 00 со С71

Фиг. 6

Фиг.7

W I й 7 / 7

+

N5I + I5S

+

VP

+hs

5 + Ь kt

il° 5 ilsUi

I l: I r M -I ча- I -Uy.

b + N- hf hl+NH+1

1 Ь f I l-b

r h% I

:

R

111 I

Фиг. 9

ч

+

Фиг. 10

Ч

%

Фиг. п

Фиг. 13

Фиг. Н

фие.15

а

Q

срие. Г6

г.

I к

фиё, Л

О К

Х

Фи8.18

фlJs.fЗ